GEO5某输变电塔基边坡专项勘察设计

使用模块：GEO5土质边坡稳定性分析、抗滑桩

一、项目背景

       因场地重大基础设施建设，某输变电线路通道受限，某塔位须立于深厚人工填土边坡上。该人工填土边坡位于西部某大河北岸，边坡纵向长70m，高28-35m，坡顶宽100m，坡脚宽80m，整体坡度28°，坡脚和东侧边缘为已建重力式挡墙。根据平面布置，拟建塔位位于边坡东北角近坡顶区域。

       据现场调查，拟建塔位附近区域的填土边坡已发生明显固结沉降变形，局部区域的表层有下滑变形痕迹，坡脚和东侧挡墙未见变形痕迹。经详细勘察及计算分析，在天然工况和暴雨工况下该边坡处于欠稳定状态，地震工况下处于不稳定状态，需对该人工填土边坡采取治理措施。

塔位场地侧摄影像图

二、边坡稳定性定性评价

       根据多次踏勘现场情况进行对比，拟建塔位附近区域的填土边坡已发生明显固结沉降变形，局部区域的表层有下滑变形痕迹，坡脚和东侧挡墙未见变形痕迹。固结沉降变形主要表现为坡顶的混凝土路面、硬化地面和坡顶混凝土输送中心的重力式挡墙开裂，排水沟开裂，分级马道开裂下沉，框格梁开裂，正六边形砼块破裂，土体与框格梁脱离、脱空，以及植草坡面开裂、下错等。边坡坡脚和侧面挡墙未见开裂、倾斜和滑移等变形，坡体无整体蠕滑迹象。

       综上所述，该人工填土边坡尚未经历雨季，在目前的状态下，局部产生固结沉降变形，坡体表层松散土体局部蠕滑，无整体变形迹象。

塔位附近的坡面填土表层蠕滑

三、计算工况和参数选取

       根据边坡失稳特征及可能出现的各种载荷情况，计算中主要考虑降雨、地震等因素。参照《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015）及《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010，2016年版)，工程区地震基本烈度为Ⅷ度，地震动峰值加速度为0.30g，综合水平地震系数取0.075。

       本工程防治工程安全等级为Ⅰ级，根据《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-2013）表5.3.2规定，计算工况确定如下：

       Ⅰ工况——天然工况，安全系数取1.35。

       Ⅱ工况——暴雨工况，安全系数取1.25。

       Ⅲ工况——地震工况，安全系数取1.15。

       本次边坡稳定性计算中所采用的有关岩土物理力学参数，根据场区边坡勘察的室内外试验成果、反演法计算结果、地区工程经验、边坡变形现状、边坡的时间效应等因素，综合按自然状态（工况Ⅰ）、暴雨状态（工况Ⅱ）和地震状态 (工况Ⅲ）推荐选用。

四、天然边坡稳定性评价

       根据计算模型和计算参数，在采用圆弧法计算边坡稳定性时，主要采用GEO5岩土软件的“土质边坡稳定分析”模块，分析边坡在天然工况、暴雨工况和地震工况下的最不利滑动面和稳定性。本次主要针对与拟建铁塔所在位置密切相关的最不利剖面7-7’和8-8’进行计算，计算结果如下表。

边坡圆弧法稳定性计算成果统计表（7-7’剖面）

边坡圆弧法稳定性计算成果统计表（7-7’剖面，地面超载F=2×400kN）

边坡圆弧法稳定性计算成果统计表（8-8’剖面）

边坡整体失稳计算简图（7-7’剖面，暴雨工况，Fs=1.01）

       以上计算表中的剩余下滑力为坡体整体滑动时的剩余下滑力，由于铁塔位于近坡顶区域，铁塔所在位置的剩余下滑力与上表中的剩余下滑力会有差异。参照现场踏勘调查与定性分析，考虑现有挡墙的作用，该边坡在天然状态（无超载条件）下处于基本稳定，在暴雨状态下处于欠稳定，在地震工况下处于不稳定，需采取治理措施。

       当考虑超载时，该边坡在天然状态（可变超载为2×400kN条件）下处于基本稳定，坡顶超载对边坡整体稳定性影响较小，在暴雨工况下处于欠稳定，在地震工况下处于不稳定，需采取治理措施。

五、支护方案设计

       根据勘查结果，参考类似工程治理的经验教训，经过多次评审比选，为保证输电线路长期运行安全，综合边坡的调查和稳定性分析结果、现场的交通、场地条件、施工工期和施工安全等，提出了2种边坡治理方案，方案一：三排圆形抗滑桩+截排水沟；方案二：一排圆形抗滑桩+清方+截排水沟。下面将分别叙述。

方案一：三排圆形抗滑桩+截排水沟

       根据现场地形条件和勘察成果，结合铁塔所在位置，采用三排共计17根抗滑桩进行边坡治理，第一排抗滑桩位于坡顶塔位上坡侧，共7根，第二排抗滑桩位于塔位A腿上方、BD腿下方的马道，共6根，第三排抗滑桩位于A腿下坡侧的马道，共4根。桩间距均为5m。

7-7’剖面暴雨工况下整体稳定性计算简图

7-7’剖面暴雨工况下局部稳定性计算简图（第一排下坡侧）

7-7’剖面暴雨工况下局部稳定性计算简图（第二排下坡侧）

8-8’剖面暴雨工况下整体稳定性计算简图

8-8’剖面暴雨工况下局部稳定性计算简图（第一排下坡侧）

8-8’剖面暴雨工况下局部稳定性计算简图（第二排下坡侧）

       通过以上计算可得，设置抗滑桩后，边坡整体稳定性和局部稳定性均满足要求。

方案二：一排抗滑桩+清方+截排水沟

       该方案是在坡顶处布置一排抗滑桩，桩长为27m，桩径为2.8m，桩中心间距5m，共计10根抗滑桩。桩下坡侧铁塔基础附近采用部分挖方，挖方后在抗滑桩悬臂段挂桩间挡土板，清方区域的挖方量约1.0万m³。

暴雨工况下整体稳定性计算简图（清方后）

暴雨工况下局部稳定性计算简图（清方后）

       通过以上计算可得，坡顶设置抗滑桩并清方后，边坡整体稳定性和局部稳定性均满足要求。

六、总结

       结合GEO5土质边坡稳定分析、抗滑桩验算模块，对西部地区某输变电塔基边坡进行了分析和计算，验证设计提出的两种方案，建模速度快，解决了多工况计算问题，为项目的实施提供了技术支撑。